CN102612577B - 纤维幅材机的真空系统和纤维幅材机的真空系统中使用的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及纤维幅材机的真空系统。该真空系统包括多个真空装置(10)，每个真空装置均设有电机(11、II1)。另外，真空系统包括负压线路(12)，其用于将真空从真空装置(10)导向应用场合。真空装置(10)适于在负压线路(12)的起始部分中维持恒压。另外，至少一个电机(H’)的转速适于可变，并且包含在电机(11、11’)中的控制装置(22)被彼此连接以调节真空系统的容量。本发明还涉及纤维幅材机的真空系统中的方法。

Description

纤维幅材机的真空系统和纤维幅材机的真空系统中使用的方法

技术领域

本发明涉及纤维幅材机的真空系统，该真空系统包括：

-多个真空装置，每个真空装置均设有电机，以及

-负压线路，其用于将真空从真空装置导向应用场合。

本发明还涉及纤维幅材机的真空系统中使用的方法。

背景技术

在纤维幅材机中大量地采用真空技术，以主要用于除水和控制幅材。例如，毛毡吸水箱(felt suction boxes)用于在除水的同时修复压榨部中的压榨毛毡。另外，还可以使用抽吸辊。通常利用诸如环形给水泵等真空装置来产生真空。通常使用的负压水平在25到55KPa范围，某些应用场合中超过60KPa。此外，对流量的需求高到使得几乎每个应用场合都需要其自己的真空装置。在实践中，多种应用场合定位成相对于彼此处于不同高度，然而真空装置必须安置在纤维幅材机的底部中。因此，所需的负压线路被设置在真空装置与应用场合之间。

然而，已知的真空系统效率低且适应性差。虽然在使用期间真空需求可能发生变化，但是真空装置必须根据最大需求来设计尺寸。此外，真空装置的操作范围受到限制。换言之，特定的空气体积对应于特定的负压水平。然而，真空装置一般需要的是低于最大值的流量，在该情况下采用所谓的真空释放控制(vacuum release control)，或者甚至是几乎完全的流量缩减(flowcontraction)。在真空释放控制中，用于向机器房供应空气的流动连接部(flowconnection)在真空装置的吸入侧打开。于是，在最坏的情况下，真空系统的效率维持为低于30，这在另一方面意味着巨大的能量损失。在实践中，真空系统实际上是仅次于纤维幅材机的工厂的第二大能量消耗装置。另一方面，由于多种压榨毛毡之间有所不同以及它们在使用期间性能会发生变化，所以对调节的要求也增加了。此外，在纤维幅材机中，趋向于采用压区脱水，其中，从压榨毛毡中吸出的水比以前更少。在实践中，真空系统的容量于是减少到最大容量的三分之一或者甚至四分之一，这尤其在现有的纤维幅材机中是一个显著的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种新颖的用于纤维幅材机的真空系统，不管真空需求如何变化，该系统始终维持高效率。本发明的真空系统的特征在于，真空装置适于在负压线路的起始部分中维持恒压，并且至少一个电机的转速适于可变，包含在电机中的控制装置被彼此连接以调节真空系统的容量。通过这样的组合方案，真空装置能够以节能的方式调节为每种真空需求。同时，可以放弃之前使用的真空释放控制。本发明的另一个目的是提供一种用于纤维幅材机的新颖的方法，通过该方法，能够实现比以前更广泛的适应性。根据本发明的方法的特征在于，借助于真空装置在负压线路的起始部分中维持恒压，并且至少一个电机的转速受到控制，多个电机彼此关联使用以用于调节真空系统的容量。另外，该方法可以被扩展到应用场合的状态监视，因而甚至被扩展到操作时间的估算。

附图说明

以下，将参考示出本发明的一部分实施例的附图详细描述本发明，其中：

图1示出了根据现有技术的、适于纤维幅材机的压榨部的真空系统；

图2是根据本发明的真空系统的第一实施例的基本图；

图3是根据本发明的真空系统的第二实施例的基本图；

图4示出了根据现有技术的真空系统和根据本发明的真空系统作为空气体积的函数的效率；

图5是根据本发明的系统的第一实施例的变型。

具体实施方式

图1示出了本身已知的纤维幅材机的压榨部、尤其是压榨部的真空系统的原理。真空系统也存在于纤维幅材机的其它位置，例如在成形部和干燥部中。纤维幅材机包括例如造纸机和纸板机。作为首要规则，真空系统被设计成使得对于每种应用场合(诸如真空辊等)而言，都设有其自己的真空装置并使真空装置形成特定尺寸。另一方面，可以将两种应用场合连接到一个真空装置或者将两个真空装置连接到一种应用场合。

因此，用于纤维幅材机的真空系统包括若干个真空装置10，每个真空装置10均设有电机11。在图1中，真空装置10的数量为四个并且仅示出了电机11的建构。按照惯例，将环形给水泵用作真空装置；然而，还可以利用鼓风机、甚至涡轮来产生真空。真空系统还包括用于将真空从真空装置10通向应用场合的负压线路12。在图1中，从左边数的第一负压线路12从真空装置10首先通向拾取辊13的最中心的腔室，其次通向传递抽吸辊14的内部。随后的负压线路12通向拾取辊13的第一腔室和第二腔室。第三负压线路12通向第二压榨毛毡15和第三压榨毛毡16的毛毡吸水箱17和18。第四负压线路12通向第一压榨毛毡19的毛毡吸水箱20。

在图1的实施例中，所有的真空装置10可以根据应用场合而有所不同，或者至少在尺寸上有所不同。在任何情况下，都是借助于真空装置在负压线路中产生真空。在非常普遍的实践中，如果需要的话，利用补偿空气阀21将真空释放空气供应到真空装置10的抽吸侧来调节空气体积。这种调节非常有限，并且会导致巨大的能量损失。

根据本发明，真空装置10适于在负压线路12的起始部分中维持恒压。换言之，真空装置以一种或另一种方式彼此连接，这给真空系统的调节带来了更多的可能性。另外，至少一个电机11’的转速是适于可变的。因此，可以直接避免使用真空释放空气，这进一步增加了真空系统的效率。此外，包含在电机11和11’中的控制装置22彼此连接以调节真空系统的容量。总体上，所提出的真空系统提供了出人意料的高效调节能力。

图2示出了根据本发明的具有三个真空装置10的真空系统的原理。首先，为了产生恒压，负压线路12具有连接到真空装置10的共用歧管23。在实践中，所有真空装置的抽吸侧都被连接到歧管23，该歧管23的设计在不同的实施例中可有所变化。应用场合的真空需求例如可随着操作参数的变化而变化，或者因压榨毛毡的变化而变化。现在，可以在无需真空释放空气的情况下调节真空系统的容量，因为至少一个电机的转速可以随真空需求的降低而变化。用于改变转速的方案有多种，但是优选地，通过控制具有变频器24的电机来改变转速。该变频器的尺寸小，并且通过它可实现宽范围的转速。另外，可以通用的方式来控制变频器。

当根据预期用途来设计变频器和电机的尺寸时，一个变频器可控制多个电机。电机的启动电流固有地高于额定电流，这在设计变频器的尺寸时被加以考虑，从而避免变频器释放过载电流。然而，当前的变频器确实能够在数秒的时间内抵抗高达200％的过载。当控制一个电机时，可以使用计算出的变频器的电机过温保护。当控制若干个电机时，每个电机均设有其自己的电机安全开关，例如热继电器。电机本身不会限制从其获取的能量，但是当过载时，电机升温，这会损坏电机。利用电机安全开关，可避免由升温引起的过载和损坏。

在实践中，对于真空需求而言，百分之几十的减少都是显著的。例如，在三个真空装置的系统中，仅对一个电机进行控制可能是不够的。因此，根据本发明，电机的控制装置彼此连接，并且电机依赖于彼此来进行使用。在实践中，一个或更多的真空装置甚至会被关掉，这打开了全新的调节窗(adjustment window)。在所提出的应用示例中，甚至可以停止两个真空装置，由此整体上可以实现三级调节。根据图2，切断阀25被设置在真空装置10(其设有速度不可变的电机11)与歧管23之间。因此，当真空装置停止时，防止经由真空装置泄露真空。

利用上述设计，真空装置的容量可适于每种具体的要求。最终的需求由每种应用场合所需要的真空水平和空气体积构成。与现有技术不同的是，代替真空释放空气，以较小的缩减来调节空气体积，其中，控制阀处于其最佳的控制范围。为此，在每种应用场合之前，负压线路12包括设置在负压线路12中的控制阀26。尤其当设计新的真空系统的尺寸时，在选择控制阀时要考虑新的调节需求。换言之，控制阀选择为使得在流动区域中维持已知的流动性能。控制阀26另外包括压力测量装置27和连接到其上的计算装置29。因此控制阀所设置的位置使得可以实现为应用场合设定的真空水平。另外，歧管23的压力测量装置28被连接到变频器24以控制相对电机11’并且对应于每种真空需求来维持恒压。所以在实践中，根据最大的消耗装置来调节歧管的负压，并且真空系统试图将该压力维持在恒定值。然后，该应用场合的控制阀被完全打开，并且相应地，所需真空比这更低的应用场合的流量被限制以实现预设的真空水平。在实践中，术语“真空”是指负压或者在真空系统中或在应用场合处的抽吸。在图2中，两个其它电机11的控制装置22被附加地连接到之后能控制另两个电机的变频器24上。与所提出的方案不同的是，可使用单独的控制单元，该控制单元被连接到真空系统的部件。尤其是在纤维幅材机中，也可以将控制结合到控制系统。

图2的实施例可以更改为：变频器24仅控制一个电机11’，其它的电机具有唯一的开/关切换器22。在幅材断裂期间，关掉电机并因而停止真空装置在多数情况下是有利的，由此系统的负压波动将不会危害生产。图2的实施例可进一步更改为使自动阀25’和真空释放阀21’处于歧管与设有开/关切换器22的真空装置10之间(图5)。在这种情况下，当关闭导向歧管的自动阀时，真空释放阀将保持打开直到真空装置与抽吸线路断开，接着，真空释放阀在操作期间将被关闭而使得系统的负压不会产生较大的波动。然后，通过将真空释放阀定位在真空装置10与自动阀25’之间，因而将图2的每个阀25均替换为一个自动阀25’和一个真空释放阀21’(图5)。所以，电机可以被关掉，而不会对系统造成干扰。以相应的方式，电机可以被开启而不干扰生产。

图3中示出的真空系统与图2的不同之处首先基于电机控制。这里，所有的电机11’都具有连接到控制系统30的变频器。在这种情况下，多个电机11’彼此关联驱动以调节真空系统的容量。此外，这里的控制阀26的压力测量装置27被连接到压力测量装置28，该压力测量装置28设置用于恒定压力。尽管唯一的压力信息非常重要，但是根据本发明，压力测量装置27的计算装置29适于确定应用场合处的空气体积。所以，多相流动的空气体积可利用简单的测量来确定。为了清楚起见，水分离装置(形成负压线路的一部分)未在附图中显示。水分离装置用于从空气和水的混合物中分离空气和水。所以，在图3中，控制阀26的计算装置29被连接到歧管23的压力测量装置28，这通过位于上方的虚线示出。

图4示出了根据现有技术的真空系统和根据本发明的真空系统作为空气体积的函数的效率。主要由于尺寸设计和调节不一致，尤其是由于使用了真空释放气体，所以已知技术的效率比较低，另一个降低效率的原因是最大化的尺寸设计。已知技术的曲线图由虚线表示。作为替代，根据本发明的真空系统适应真空需求的变化，同时仍然保持高效。图4的连续曲线图表示由三个真空装置构成的实施例。所以，当启动或停止电机时，会发生导致效率短暂削弱的滞后现象(hysteresis)。如果所有电机都设有转速控制器，那么滞后现象会有所减小，并且将同时维持一致的高效。同时，每个电机的转速均能保持在最佳的范围内。当形成真空系统时，只要通过将现有设备的管道、电机和电机控制连接装置与本发明进行整合，就可以应用它们。因此，仅需要供给新的零件，现有的部件就可以得到最大地利用，这降低了购置花费。

以上提出了适应真空需求变化的真空系统。另外，在该应用场合处的实际空气体积可通过简单的测量来确定。例如，通过获得与不同的压力测量装置相结合的控制阀的几何结构，就可以取得计算出的空气体积。所以，在实际的操作环境中获得的计算出的空气体积的校准在具体情况下(case-specifically)给出实际的空气体积。根据本发明，在单个应用场合与恒压之间测量压力差。这给出了上述的空气体积。有利地，对应用场合处的空气体积进行监控，并且将空气体积中的变化用于应用场合的状态监控。所以，可以监控应用场合的操作，并且可能探测问题状态。此外，例如在压榨毛毡的应用场合中，可以用计算的方式来确定压榨毛毡的空气渗透性。例如，该信息可用于不同的压榨毛毡之间的比较。而且，可以监控压榨毛毡的空气渗透性的变化，该信息例如可用于预测毛毡的变化。还可以通过升级现有的负压线路以及将真空控制器与电机控制一起改变来提供真空系统。总体上，所需的动作与获得的利益相比是很小的。例如，利用网宽度超过十米的现有纤维幅材机，由于电机的耗电量有所减少，所以甚至可以很容易地直接实现500kw的节能。

根据本发明的方法可用于应用场合的状态监控。此外，该方法可用于影响应用场合的状态。根据本发明，影响应用场合的状态的动作是基于应用场合的空气体积的变化来控制的。在图5的实施例中，应用场合由包含在纤维幅材机中的毛毡吸水箱17、18和20构成，其中适于处在这些吸水箱附近的再修整设备(reconditioning equipment)31是基于包含在纤维幅材机中的压榨毛毡15、16、19的渗透性(该渗透性基于所述空气体积的变化来确定)来控制的。在所提出的实施例中，由于使用了再修整设备31、高压清洁装置32，所以它们的启动时间和/或压力是基于压榨毛毡15、16和19的渗透性来调节的。在图5中，高压清洁装置的阀33通过相应的应用场合的计算装置29来控制。

在本发明中，空气体积因而首先被改变为压榨毛毡的渗透性因素，该因素于是能够被用于控制位于毛毡吸水箱之前的高压喷水器(压力/定时)。因此，压榨毛毡的状态保持长时间的稳定，这也有利于真空系统的调整。同时，压榨毛毡的状态可以被不断地调整，由此使压榨毛毡的状态尽可能保持恒定。在该方法中，线路上的高压喷水器的操作是基于所限定的压榨毛毡的渗透性来调整的。控制参数例如包括持续的压力水平、操作时间或者它们的结合。根据该方法，可以使压榨毛毡的渗透性恒定或者通过控制压榨毛毡的高压喷水器而使该渗透性根据需要而变化。通过该方法，压榨毛毡的状态和操作可保持在所需的限制之内并且可防止它过早地发生阻塞。这样，不考虑压榨毛毡的使用时间，实现了比之前更平稳的操作，以及比以前更长的毛毡使用寿命。

Claims (12)

1.一种纤维幅材机的真空系统，该真空系统包括：

-多个真空装置(10)，每个真空装置(10)均设有包括控制装置(22)的电机(11、11’)，和

-负压线路(12)，用于将真空从所述真空装置(10)导向应用场合，所述真空装置(10)适于在所述负压线路(12)的起始部分中维持恒压，并且至少一个电机(11’)的转速适于可变，

其特征在于，所述控制装置(22)被彼此连接以调节所述真空系统的容量，并且所述真空装置(10)是环形给水泵，所述应用场合处于所述纤维幅材机的压榨部或成形部上，

为了提供恒压，所述负压线路(12)具有连接到所述真空装置(10)的共用的歧管(23)。

2.根据权利要求1的真空系统，其特征在于，所述可变电机(11’)设有变频器(24)。

3.根据权利要求1的真空系统，其特征在于，在所述歧管(23)与设有不可变速的电机(11)的所述真空装置(10)之间设有切断阀(25)。

4.根据权利要求1或3所述的真空系统，其特征在于，在每种应用场合之前，所述负压线路(12)包括设置在所述负压线路(12)中的控制阀(26)。

5.根据权利要求4的真空系统，其特征在于，所述控制阀(26)包括压力测量装置(27)，所述压力测量装置被连接到设置为用于恒压的压力测量装置(28)。

6.根据权利要求5的真空系统，其特征在于，所述压力测量装置(27)具有计算装置(29)，所述计算装置被结合到所述压力测量装置上以确定所述应用场合处的空气体积。

7.一种纤维幅材机的真空系统中使用的方法，在该方法中，通过多个真空装置(10)来产生负压，每个真空装置(10)均通过电机(11、11’)被驱动，并且所产生的真空通过负压线路(12)而从所述真空装置(10)供应到应用场合，借助于所述真空装置(10)在所述负压线路(12)的起始部分中维持恒压，并且至少一个电机(11’)的转速受到控制，其特征在于，多个电机(11、11’)彼此关联使用以用于调节所述真空系统的容量，并且用环形给水泵作为所述真空装置(10)，所述应用场合处于所述纤维幅材机的压榨部或成形部上，为了提供恒压，所述负压线路(12)具有连接到所述真空装置(10)的共用的歧管(23)。

8.根据权利要求7的方法，其特征在于，在单个的应用场合与恒压之间测量压力差，并且所述应用场合处的空气体积是基于压力测量来确定的，对所述应用场合处的空气体积进行监控，空气体积的变化用于所述应用场合的状态监控。

9.根据权利要求8的方法，其特征在于，影响所述应用场合的状态的动作是基于空气体积的变化来控制的。

10.根据权利要求9的方法，其特征在于，所述应用场合由包含在所述纤维幅材机中的毛毡吸水箱(17、18、20)构成，适合处在所述吸水箱附近的再修整设备(31)是基于包含在所述纤维幅材机中的压榨毛毡(15、16、19)的渗透性来控制的，所述压榨毛毡的渗透性基于所述空气体积的变化来限定。

11.根据权利要求10的方法，其特征在于，与所述再修整设备(31)相同，使用高压清洁装置(32)，所述高压清洁装置的启动时间和/或压力是基于所述压榨毛毡(15、16、19)的渗透性来调整的。

12.根据权利要求7-11中的任一项所述的方法，其特征在于，在该方法中使用根据权利要求1-6中的任一项所述的真空系统。